План уроку
Сила поверхневого натягу
Сила поверхневого натягу — сила, яка діє вздовж поверхні рідини, перпендикулярно до неї та намагається скоротити її до мінімуму.
Розв язати задачі
1.Чи справді не можна носити воду в решеті? Нехай тонкі нитки решета протягнуті на відстані d = 1,0 мм один від одного. Скільки води можна забрати в такому круглому решеті радіуса r= 10 см?
2. Оцініть максимальний розмір крапель води, які можуть висіти на стелі.
3. Радіус мильної кульки дорівнює R. Знайдіть тиск повітря р всередині кульки. Тиск повітря поза кульки р0, поверхневий натяг мильної плівки σ.
Домашнє завдання:
1.Провести досліди з властивостями води та поверхневим натягом і записати їх на відео.
2.Розвязати задачу: Прямокутна дротяна рамка з масою m, сторони якої дорівнюють a і b, торкається поверхні води всіма своїми сторонами. Яку вертикальну силу F необхідно докласти, щоб відірвати рамку від поверхні води? Рамка змочується водою.
Тема уроку: Змочування. Капілярні явища
1.Змочування і незмочування
2.Капіляри.Капілярні явища
3.Висота підйому води в капілярах
4.Використання і врахування явищ змочування і капілярності
1.Змочування і незмочування
Якщо сили зчеплення частинок рідини і твердого тіла більші за сили зчеплення частинок рідини, рідину називають змочують тверде тіло (рис.а). Якщо сили зчеплення частинок рідини і твердого тіла менші за сили зчеплення частинок рідини — незмочують це тіло (рис.б).
2.Капіляри.Капілярні явища
Вузькі циліндричні трубки з діаметром близько міліметра й менші називаються капілярами.
Зануримо вузьку трубку в рідину. Якщо рідина змочує стінки трубки, то вона піднімається по стінці трубки над рівнем рідини в посудині й досягає рівня вищого в порівнянні з трубкою (рис. а). Якщо рідина не змочує стінки, то, навпаки, рівень рідини у вузькій трубці встановлюється нижче, ніж у широкій посудині (рис. б)
3.Висота підйому води в капілярах
Висота підйому чи опускання рідини в капілярі збільшується зі зменшенням діаметру капіляру. У капілярі з радіусом r висота підйому або опускання рідини густиною ρ визначається формулою:
Ця рівність виконується тільки у випадку повного змочування або незмочування.
Щоб вивести цю формулу, необхідно скористатися тим, що при рівновазі сила поверхневого натягу спрямування вгору, урівноважує силу тяжіння яка діє на стовпчик рідини.
Якщо позначити тиск під кривою поверхнею р; тиск під плоскою поверхнею р0, то різницю р - р0 називають капілярним тиском.
Тоді , тобто капілярний тиск пропорційний поверхневому натягу рідини й обернено пропорційний радіусу кривизни поверхні.
Рівновага рідини настає тоді, коли піднятий стовп рідини своїм ваговим тиском зрівноважить капілярний тиск: , звідки
Викривлену поверхню рідини в капілярах або біля стінок посудини називають меніском.
У змочувальної рідини меніск увігнутий, у незмочувальної — опуклий.
Додатковий тиск, зумовлений кривиною поверхні рідини, визначається за формулою Лапласа:
де R1, R2 — радіуси кривизни двох взаємно перпендикулярних перетинів поверхні рідини; знак «+» для опуклого меніска, «-» для ввігнутого.
4.Використання і врахування явищ змочування і капілярності
Капілярні явища надзвичайно поширені в природі, техніці та побуті:
• проникнення поживних речовин із ґрунту в рослини;
• підйом вологи з глибших шарів ґрунту;
• будівельна практика;
• застосування рушників, серветок, марлі і т. п.
Живлення рослин зумовлене всмоктуванням з ґрунту вологи й поживних речовин, яке можливе, завдяки наявності капілярів у кореневій системі й стеблі рослини.
Облік капілярності необхідний під час обробки ґрунту.
Тіла, які мають велику кількість капілярів, добре вбирають вологу. Саме тому під час витирання рук рушник убирає в себе воду, гас або розплавлений стеарин підіймаються по гніту лампи або свічки.